図1は本実施例の微粉炭バーナ20の断面図� ��ある。微粉炭バーナ20は、中心軸に油噴霧� �ズル6とその周囲に1次空気ノズル1を有し、� �1次空気ノズル1の外周に微粉炭と搬送用空気 との固気二相流13が流れる微粉炭ノズル4を有 する。前記微粉炭ノズル4の外周に燃焼用空� �12を噴出する2次空気ノズル2と、該2次空気ノ ズル2の外周に3次空気ノズル3を有する。また 、1次空気ノズル1を貫通して液体燃料によっ� ��着火する油噴霧ノズル6が設けられており、 油噴霧ノズル6はバーナ起動時または低負荷� �焼時に、微粉炭の助燃のために使用される� �1次空気ノズル1から噴出する空気に旋回又は 直進を与える固定プレート15が1次空気ノズル 1の先端の油噴霧ノズル6の周囲に設けられ、� ��固定プレート15より上流側の1次空気ノズル1 の内部の油噴霧ノズル6の周囲に放射状に格� �を設けた可動部材16が設けられている。

 また微粉炭ノズル4の内壁面には微粉炭ノズ ル4のノズル内径を狭めるベンチュリ5が設け� ��れ、ベンチュリ5の取り付け部より下流側の 微粉炭ノズル4内の1次空気ノズル1の外壁面に は微粉炭ノズル4の流路横断面を一旦狭めた� �、拡大する微粉炭濃縮器11が設けられ、微粉 炭ノズル4と2次空気ノズル2を隔てる隔壁の先 端(微粉炭ノズル4の出口)に保炎器9を設け、� �らに2次空気ノズル2と3次空気ノズル3を隔て� ��隔壁の先端には障害物(ガイドスリーブ)10を 設け、3次空気ノズル3の先端部が取り付けら� ��る火炉壁7の開口部(バーナスロート)は傾斜� ��面となっている。前記ガイドスリーブ10と� �炉壁7の開口部の傾斜壁面がほぼ同じ傾斜角� ��で2次空気流路と3次空気流路を拡大する構� �に成っている。 
 なお、微粉炭ノズル4の外周には2次空気ノ� �ル2だけ又は2次空気ノズル2と3次空気ノズル3 、さらには図示しない4次空気ノズルなどの� �次空気ノズルを設けても良い。

 図1の前記1次空気ノズル1の先端に2方向か ら空気が噴出する構造を有し、油燃焼時は一 方向の流路を塞ぐ固定プレート15及び固定プ� ��ートの一方向の流路を塞ぐ可動部材16の概� �図を図2に示す。図2(a)は固定プレート15を火� ��側から見た正面図、図2(b)は図2(a)のA-A線切� �面矢視図、図2(c)は可動部材16を火炉側から� �た正面図、図2(d)は図2(c)のB-B線切断面矢視図 、図2(e)は図2(c)のC-C線切断面矢視図である。

 図2に示す固定プレート15は油噴霧ノズル6 に中心部を支持されて1次空気ノズル1の先端� ��1次空気ノズル1の流路横断面を塞ぐように� �入されている。固定プレート15は前記1次空� �ノズル1の先端に配置され、中心部から径方� ��に放射状に複数のスリット孔15aを形成して� ��り、該スリット孔15aを通って火炉に噴出す� ��1次空気に右旋回又は左旋回を与える円盤状 の構造である。また1次空気ノズル1内の固定� ��レート15設置部の上流側に可動部材16を火炉 外部に設けた操作部材17で火炉方向又火炉か� ��遠ざかる方向(前後方向)に摺動自在に配置� �れている。

 図2(b)に示すように、固定プレート15のスリ� ��ト孔15aは1次空気ノズル1の上流部から火炉� �に向かって長方形の相対的に幅広の開口か� �順次縮小して火炉側には長方形の相対的に� �狭の開口を備えた形状からなる傾斜壁面を� �えた構造である。すなわち、各スリット孔15 aは、その1次空気ノズル1の上流側の少なくと も一方の半径方向の開口端部(開口部稜線)15a ₁ と前記上流側の開口端部(開口部稜線)15a ₁ に対応した同一スリット孔15aの1次空気ノズ� �1の下流側の半径方向の開口端部(開口部稜線 )15a ₂ とを結ぶ壁面を延長した仮想平面が固定プレ ート15の表面と鋭角で交わる傾斜角αを有す� �傾斜壁面をなしている。

 前記傾斜壁面の固定プレート15の表面に� �する傾斜角度αを90°以下(<90°)とする。図2 (b)では前記傾斜壁面に対向する壁面も逆向き の同一傾斜角度αを形成している。また、上� ��スリット孔15aの数は必要な旋回強度や旋回� ��度によって変更する。

 一方、可動部材16の各格子16aは固定プレ� �ト15のスリット孔15aにそれぞれ挿入可能な形 状を有する図2(e)に示す断面形状が二等辺三� �形状をしており、油噴霧ノズル6に中心部を� ��定した放射状に設けられている。可動部材1 6の格子16aの図2(d)に示す断面の底辺側の角部� ��傾斜角度βは固定プレート15のスリット孔15a の傾斜壁面の傾斜角度αと同一角度であり、� ��た前記固定プレート16の格子16aの数はスリ� �ト孔15aの設置数と一致する。

 可動部材16の各格子16aは固定プレート15の スリット孔15aと同じ数のほぼ同一断面積を有 しているので、可動部材16を微粉炭ノズルの� ��流側から火炉側に移動させて、可動部材16� �各格子16aを固定プレート15のスリット孔15aに 挿入すると図2(b)に示すように固定プレート� �リット孔15aの開口面積が狭くなる。

 ここで、可動部材16の各格子16aで固定プ� �ート15のスリット孔15aの傾斜壁面の一方の壁 面を塞いだ場合、図2(b)に示す格子16aの傾斜� �とスリット孔15aの両側の対向する傾斜壁面� �内の一方の傾斜壁面のギャップhが小さい程� ��このギャップhを通過する1次空気流の旋回� �度はより増加する。図2(a)にはスリット孔15a� ��通って火炉内に噴出する1次空気に火炉に向 かって矢印で示す右旋回を与えるように前記 ギャップhを設けているが、該ギャップhがス� ��ット孔15aの反対側の傾斜壁面側に設けられ� ��と火炉内に噴出する1次空気に火炉に向かっ て左旋回を与えることになる。

 また、可動部材16は重油を噴霧する油噴霧� �ズル6の外周に進退自在に装着される管状の� ��作部材17に装着されている。操作部材17は、 図1に示すように火炉壁の外側から可動部材16 を駆動できるものであれば、形状、構造を問 わない。 
 可動部材16は操作部材17でバーナ20の長手方� ��(中心軸Cに沿った方向)に進退自在に操作で� ��る構成であり、バーナ20の起動時の油専焼� �には可動部材16の先端の各格子16aを固定プレ ート15のスリット孔15aに押し込んで、スリッ� ��孔15aの一方の傾斜壁面と格子16aとのギャッ� ��hを塞ぎ、スリット孔15aの他方の傾斜壁面と 格子16aとのギャップhから燃焼用空気12を旋回 流として噴出する。前記噴出した燃焼用空気 12は遠心力で1次空気ノズル1の外周側に広が� �、微粒化した油と混合しやすくなる。また� �火炉内のバーナ出口の中心部分には圧力の� �い部分が形成され、この部分に下流から上� �に向かう循環流が形成される。循環流には� �温の既燃焼ガスが滞留し、微粒化した油の� �火を早める。前記燃焼用空気12の旋回流の旋 回はスワール数で0.5~1.0程度が望ましい。

 一方、バーナの微粉炭専焼時には、可動� ��材16を火炉より離れる方向に引っ張って、� �動部材16の各格子16aを固定プレート15のスリ� ��ト孔15aから離し、前記1次空気ノズル1から� �出する燃焼用1次空気12に直進流を与えるこ� �で2次空気ノズル以降の燃焼用空気との混合� ��遅らせ、燃焼ガス中のNOxの還元域を拡大す� ��ことで、NOx濃度を低減することができる。� ��ークを考慮しても直進流時の燃焼用空気12� �スワール数は0.1以下が望ましい。

 また、前記可動部材16の駆動部より固定� �レート15が火炉側近くに配置されているので 、火炉内からの熱輻射が固定プレート15で遮� ��れて可動部材16の駆動部に当たる熱輻射は� �減でき、熱膨張を軽減することができる。

 なお、図2には、固定プレート15のスリット� ��15aの軸長手方向の流路形状が狭まる形状の� ��のを示したが、本発明はこれに限定される� ��のではない。 
 例えば、固定プレート15のスリット孔15aの� �長手方向流路の対向する両壁面が中心軸Cに� ��う方向に形成され、可動部材16の格子16aの� �面形状が軸長手方向の流路形状を狭めるよ� �に形成されているものを抜き差しすること� �も同様の効果が得られる。

 図1の1次空気ノズル1の先端に2方向から空 気が噴出する構造を有し、油燃焼時は一方向 の流路を塞ぐ固定プレート15及び可動部材16� �図3に示す。図3(a)は固定プレート15を火炉側� ��ら見た正面図、図3(b)は図3(a)のA-A線切断面� �視図、図3(c)は可動部材16を火炉側から見た� �面図、図3(d)は図3(c)のB-B線切断面矢視図、図 3(e)は図3(c)のC-C線切断面矢視図である。

 図3に示す固定プレート15は、その中心部か� ��末広がり状に円周方向に複数の三角形状の� ��リット孔15aを設けた形状であり、可動部材1 6は前記スリット孔15aにそれぞれ挿入してス� �ット孔15aの開口部を塞ぐことができるよう� �、そのバーナ中心部から末広がり状に円周� �向に複数の断面三角形状の格子16aを備えて� �る、該格子16aのバーナ中心部側の端部は油� �霧ノズル6の外周に進退自在に装着される管� ��の操作部材17に装着されている。 
 図3に示す固定プレート15と可動部材16の機� �は実施例1に記載した固定プレート15と可動� �材16と同一であるので、その詳細な説明は省 略する。

 なお、図3に示す実施例では、固定プレー ト15のスリット孔15aの開口の軸長手方向の流� ��形状が狭まる形状のものを示したが、本発� ��はこれに限定されるものではない。例えば� ��前記スリット孔15aの開口の軸長手方向の流� ��形状が平行であって、可動部材16の断面形� �が軸長手方向の流路形状を狭めるように形� �されているものを抜き差しすることでも同� �の効果が得られる。

 図4に前記1次空気ノズル1の先端に2方向か ら空気が噴出する構造を有し、油燃焼時は一 方向の流路を塞ぐ固定プレートを有する実施 例の微粉炭バーナ20の断面図を示す。図4に示 す微粉炭バーナ20は操作部材17の構成を除い� �、図1に示す微粉炭バーナ20と同一構造であ� �ので、その詳細な説明は省略する。

 本実施例のバーナ20の固定プレート15及び 可動部材16を図5に示す。図5(a)は固定プレー� �15を火炉側から見た正面図、図5(b)は図5(a)のA -A線切断面矢視図、図5(c)は可動部材16を火炉� ��から見た正面図、図5(d)は図5(c)のB-B線切断� �矢視図、図5(e)は図5(c)のC-C線切断面矢視図で ある。

 図5に示す固定プレート15は、その中心部� ��ら末広がり状に円周方向に複数の三角形状� ��スリットを設けた形状であり、可動部材16� �前記スリット15aにそれぞれ挿入してスリッ� �孔15aの開口部を塞ぐことができるように、� �の中心部から末広がり状に円周方向に複数� �断面三角形状の格子16aがそれぞれ独立して� �けられ、各格子16aは各格子16aに個別に接続� �た操作部材17によりバーナ中心軸Cに沿って� �退自在に操作される。

 図5に示す固定プレート15は火炉に向かっ� ��右旋回を与える構造である。図4に示すよう に1次空気ノズル1の先端に固定され、その上� ��側に可動部材16を設置する。固定プレート15 はスリット構造を持ち、火炉内に向かって縮 小する流路を備えた傾斜壁面を有する。ここ で、該傾斜壁面の固定プレート15の火炉側の� ��面に対する傾斜角度α(<90°)及びスリット� ��は必要な旋回強度や旋回角度によって変更� ��る。

 可動部材16を移動させることで、固定プ� �ート15のスリット孔15aの前記一方向の傾斜壁 面と可動部材16の格子16aの間のギャップhを塞 ぐことができる。可動部材16の格子16aは、固� ��プレート15のスリット孔15aの傾斜壁面の前� �傾斜角度αと同一の傾斜角度βを持つ断面二� ��辺三角形状であり、スリット孔15aと同一数� ��えられている。従って固定プレート15のス� �ット孔15aに格子16aを挿入してスリット孔15a� �一方の傾斜壁面側の流路を塞いだ場合、図5( b)に示すギャップhが小さい程、旋回強度は増 加する。また、前記スリット孔15aの一方の傾 斜壁面側の流路を塞ぐ構造は図5では断面が� �角形となっているが、スリット孔15aの一方� �傾斜壁面側の流路からの燃焼空気の流入を� �くし、スリット孔15aの他方の傾斜壁面側の� �路から空気を火炉内に噴出する構造であれ� �、その形を問わない。

 上記構成のバーナ20の起動時の油専焼時� �は可動部材16の各格子16aを複数の三角形状の スリット15aにそれぞれ挿入して固定プレート 15から火炉側に噴出する燃焼用空気を旋回流� ��することで、燃焼用空気は遠心力で外周に� ��がり微粒化した油と混合しやすくなる。ま� ��、前記旋回流によりバーナ出口の中心部分� ��は圧力の低い部分が形成され、この部分に� ��流から上流に向かう循環流が形成される。� ��環流には高温の既燃焼ガスが滞留し、微粒� ��した油の着火を早める。また、可動部材16� �格子16aを固定プレート15のスリット15aに押し 込む度合いを変更することによって、旋回強 度を変更することができる。前記燃焼用空気 12の旋回流の旋回はスワール数で0.5~1.0程度が 望ましい。

 一方、上記構成のバーナ20の微粉炭専焼� �には全ての格子16aをバーナ20の上流側に後退 させて固定プレート15から火炉内に噴出する� ��焼用空気に直進流を与えることで微粉炭と2 次空気ノズル以降の燃焼用空気との混合を遅 らせ、燃焼ガス中のNOxの還元域を拡大するこ とで、燃焼ガス中のNOx濃度を低減することが できる。直進流時の燃焼用空気12のスワール� ��は0.1以下が望ましい。また、格子16aの駆動� ��は固定プレート15により火炉内からの熱輻� �を軽減でき、熱膨張を軽減することができ� �。

 本実施例の固定プレート15は、図1に示す1 次空気ノズル1の先端に固定され、その上流� �に可動部材16を設置する構成からなる微粉炭 バーナ20である。固定プレート15は、例えば� �図6(a)の固定プレートの火炉側から見た正面� ��、図6(b)の図6(a)のA-A線切断面矢視図に示す� �成である。また、図6(c)は可動部材16を火炉� �から見た正面図、図6(d)は図6(c)のB-B線切断面 矢視図、図6(e)は図6(c)のC-C線切断面矢視図で� ��る。

 図6に示す固定プレート15の一方のスリッ� ��孔15aからは円周方向に旋回する空気噴出流� ��流速を与え、もう一方のスリット孔15bから� ��直進方向に空気の噴出流の流速を与える流� ��をペアで固定プレート15の中心部の周りの� �周方向に複数個の均等に配置する。

 図6に示す固定プレートの一対のスリット 15a,15bのいずれかの流路を図6(c)~図6(e)に示す� �止用の一対の格子16a,16bを備えた可動部材16� �それぞれ閉止する。複数の可動部材16の各格 子16a,16bは固定プレート15の上流側に設けられ る油噴出ノズル6の外周をスライドする操作� �材17(図5に示す各格子16aに取り付けられた操� ��部材17と同様に図6の各格子16a,16bにそれぞれ に取り付けられた操作部材17でもよい)に取り 付けて、それぞれ進退自在に配置される。前 記可動部材16によりスリット孔15a又はスリッ� ��孔15bを閉止して、火炉内への1次燃焼用空気 の直進流と旋回流を切替えることができる。

 上記図6に示す構成のバーナの起動時の油 専焼時にはスリット閉止用部材である可動部 材16の操作で固定プレート15のスリット15bを� �止し、スリット15aからの旋回燃焼用空気流(� ��6(a)の矢印方向に旋回流として流れる)によ� �、燃焼用空気は遠心力で外周に広がり微粒� �した油と混合しやすくなる。また、前記旋� �流によりバーナ出口の中心部分には圧力の� �い部分が形成され、この部分に下流から上� �に向かう循環流が形成される。循環流には� �温の既燃焼ガスが滞留し、微粒化した油の� �火を早める。前記燃焼用空気12の旋回流の旋 回はスワール数で0.5~1.0程度が望ましい。

 一方、微粉炭専焼時には、図6の可動部材 16の操作で固定プレート15のスリット15aを閉� �し、スリット15bから噴出する燃焼用空気に� �進流を与えることで2次空気ノズル2以降の燃 焼用空気と微粉炭との混合を遅らせ、NOxの還 元域を拡大することで燃焼ガス中のNOx濃度を 低減することができる。直進流時の燃焼用空 気12のスワール数は0.1以下が望ましい。

 また、図7に図6の固定プレート15及び可動 部材16の変形例を示す。図7(a)は固定プレート の火炉側から見た正面図、図7(b)は図7(a)のA-A� ��切断面矢視図、図7(c)は可動部材16を火炉側� ��ら見た正面図、図7(d)は図7(c)のB-B線切断面� �視図、図7(e)は図7(c)のC-C線切断面矢視図であ る。

 図7に示すように固定プレート15に設けら� ��た、対向する位置にいずれも傾斜壁面を有� ��る一対のスリット15a,15bが複数組設けられて おり、一方のスリット15aからは円周方向に旋 回する空気噴出流の流速を与え、もう一方の スリット孔15bからも円周方向に旋回する方向 に空気の噴出流の流速を与える流路をペアで 固定プレート15の中心部の周りの円周方向に� ��数個を均等に配置した構成にしても良い。

 この場合も固定プレート15の上流側に進� �自在に配置されるスリット閉止用の可動部� �16の一対の格子16a,16bにより、固定プレート15 の一対のスリット15a,15bのいずれかの流路を� �止して、火炉内への1次燃焼用空気の左右旋� ��流(図7(a)の互いに反対側に向いた矢印方向� �旋回流が発生する)を切替えることができる� ��各格子16a,16bは固定プレート15の上流側に設� ��られる油噴出ノズル6の外周をスライドする 操作部材17(図5に示す各格子16aに取り付けた� �作部材17と同様に格子16a,16bにそれぞれ操作� �材17を取り付けてもよい)に取り付けて、そ� �ぞれ進退自在に配置される。

 また図7に示す構成のバーナ20の起動時の� ��専焼時にはスリット閉止用部材に操作で固� ��プレート15のスリット15aまたはスリット15b� �閉止し、開放してスリット15aまたはスリッ� �15bからの旋回燃焼用空気流により、燃焼用� �気は遠心力で外周に広がり微粒化した油と� �合しやすくなる。また、前記旋回流により� �ーナ出口の中心部分には圧力の低い部分が� �成され、この部分に下流から上流に向かう� �環流が形成される。循環流には高温の既燃� �ガスが滞留し、微粒化した油の着火を早め� �。前記燃焼用空気12の旋回流の旋回はスワー ル数で0.5~1.0程度が望ましい。

 一方、微粉炭専焼時には、図7のスリット閉 止用部材を後退させて固定プレート15のスリ� ��ト15aとスリット15bの両方を開放してスリッ� ��15a,15bから噴出する燃焼用空気に直進流を与 えることで、2次空気ノズル以降の燃焼用空� �と微粉炭との混合を遅らせ、NOxの還元域を� �大することで燃焼ガス中のNOx濃度を低減す� �ことができる。直進流時の燃焼用空気12のス ワール数は0.1以下が望ましい。 
 図6と図7に示す格子16a,16bを一体化して単一� ��三角形状の格子としても良い。

 本実施例の微粉炭バーナ20は、図1に示す� ��粉炭バーナ20の断面構造と同一であり、1次� ��気ノズル1の先端部に配置する固定プレート 15を図8(a)の火炉側から見た正面図、図8(b)の� �8(a)のA-A線切断面矢視図に示す。また、、図8 (c)は可動部材16を火炉側から見た正面図、図8 (d)は図8(c)のB-B線切断面矢視図、図8(e)は図8(c) のC-C線切断面矢視図である。

 図8に示す固定プレート15は図3に示す固定プ レート15と同一の構成である。 
 しかし本実施例の可動部材16は図3に示す可� ��部材16と同じ構造であるが、該可動部材16の 火炉と反対側(裏面)に多数の通気孔18aを有す� ��通気性プレート18を密着して配置している� �

 前記可動部材16のバーナ中心部側の端部� �油噴霧ノズル6の外径よりも大きい径の円筒� ��の操作部材17に固定されている。前記通気� �プレート18には可動部材16の各格子16a間に位� ��するように複数の噴出孔18aを設けており、� ��噴出孔18aはバーナ中心部から放射状に径方� ��にも複数個設けられている。複数の噴出孔1 8aから噴出する空気流によりインピンジ冷却� ��よって固定プレート15を冷却し、焼損を防� �する。前記可動部材16は火炉内に向かって前 後方向に駆動可能で、起動時の油専焼時、火 炉側に向けて移動して固定プレート15のスリ� ��ト孔15aに格子16aを押し込んで、スリット孔1 5aの一方向の傾斜壁面側にできる流路を塞ぐ� ��とで、噴出する燃焼用空気12に旋回流を与� �、燃焼用空気12は遠心力で1次空気ノズル1の� ��周側に広がり、微粒化した油と混合しやす� ��なる。また、1次空気ノズル1の中心部分に� �圧力の低い部分が形成され、この部分に下� �から上流に向かう循環流が形成される。循� �流には高温の既燃焼ガスが滞留し、微粒化� �た油の着火を早める。前記燃焼用空気12の旋 回流の旋回はスワール数で0.5~1.0程度が望ま� �い。

 一方、微粉炭専焼時、火炉から離れる方向� ��前記可動部材16を引っ張って、前記1次空気� ��ズル1から噴出する燃焼用空気12に直進流を� ��えることで2次空気ノズル以降の燃焼用空気 と混合を遅らせ、NOxの還元域を拡大すること で燃料ガス中のNOx濃度を低減することができ る。直進流時の燃焼用空気12のスワール数は0 .1以下が望ましい。また、前記可動部材16の� �動部は固定プレート15よりバーナ20の上流側� ��あるので火炉内からの熱輻射を軽減でき熱� ��張を軽減することができる。 
 図9には上記各実施例による1次空気流量に� �する燃焼ガス中のNOx濃度の低減効果を示す� �